[发明专利]一种基于幅相检测原理的电动汽车动力电池绝缘电阻监测装置

权利要求书

1.一种基于幅相检测原理的电动汽车动力电池绝缘电阻监测装置，其特征在于：包括正弦波产生电路(1)、反馈信号采样电路(2)、正弦交流信号幅值检测电路(3)、反馈信号幅值检测电路(4)、相位差测量电路(5)，其中所述的交流信号产生电路用于产生正弦交流信号，作为系统的信号源；反馈信号采样电路用于采样系统反馈信号；正弦交流信号幅值检测电路用于检测正弦交流信号幅值；反馈信号幅值检测电路用于检测反馈信号幅值；相位差测量电路用于检测反馈信号和正弦交流信号之间的相位差，控制单元获取测量信号后，利用绝缘电阻计算公式计算出绝缘电阻。

2.根据权利要求1所述的一种基于幅相检测原理的电动汽车动力电池绝缘电阻监测装置，其特征在于：所述的正弦波产生电路(1)由放大电路、正反馈电路、选频网络、稳幅环节组成。

3.根据权利要求1所述的一种基于幅相检测原理的电动汽车动力电池绝缘电阻监测装置，其特征在于：反馈信号采样电路(2)由高精度的反馈电阻、限流电阻和隔离电容构建而成；反馈电阻用于采样反馈电压；限流电阻利用分压原理实现对电池组高压限流，以保护后续电路；隔离电容用于隔离电池组高压，降低直流高压对检测系统的影响。

4.根据权利要求1所述的一种基于幅相检测原理的电动汽车动力电池绝缘电阻监测装置，其特征在于：正弦交流信号幅值检测电路(3)和反馈信号幅值检测电路(4)由放大电路、高速AD采样芯片电路构建而成；放大电路实现对待测信号的放大功能，使其满足AD采样要求；高速AD采样芯片电路用于高速采样待测信号，降低待测信号的失真度。

5.根据权利要求1所述的一种基于幅相检测原理的电动汽车动力电池绝缘电阻监测装置，其特征在于：相位差测量电路(5)由整形电路、双稳态触发器电路构建而成，用于检测反馈信号和正弦交流信号之间的相位差。

6.根据权利要求1所述的一种基于幅相检测原理的电动汽车动力电池绝缘电阻监测装置，其特征在于：检测过程如下：

①系统上电完成初始化后，控制器发出使能信号启动正弦波产生电路(1)产生正弦交流信号；

②正弦交流信号由注入电路注入到汽车地盘上，经过测量电路在反馈电阻上形成分压，待系统信号稳定后由正弦交流信号幅值检测电路(3)测量正弦交流信号幅值，记为|U_i(S)|；反馈信号幅值检测电路(4)测量反馈电阻上反馈信号的幅值，记为|U_o(S)|；相位差测量电路(5)测量反馈信号和正弦交流信号的相位差，记为

③由自动控制理论分析得：

将正弦交流信号作为输入信号U_i，反馈信号作为输出信号U_o，系统传递函数为：

G(S)=Uo(S)Ui(S)=(RfCRbCbS+RfC)S(Rf+R)CRbCbS2+[(Rf+R)C+RbCb+RbC]S+1---(1)]]>

则模值表达式为：

|G(S)|=(RfCRbCbω2)2+(RfCω)2[(Rf+R)C+RbCb+RbC]2ω2+[1-(Rf+R)CRbCbω2]2---(2)]]>

由于(R_f+R)R_bCC_bω²＜＜1，所以相位表达式为：

其中，

R_b：正负端对地绝缘电阻R_p和R_n的并联值；

C_b：正负端对地电容C_p和C_n的并联值；

C：隔离电容；

R_f：反馈电阻；

R：正负端限流电阻并联值；

ω：正弦交流信号角频率；

|U_o(S)|：反馈信号幅值；

|U_i(S)|：正弦交流信号幅值；

反馈信号和正弦交流信号的相位差；

因此，利用等式(2)、(3)联立即可求解出绝缘电阻并联值R_b；

Rb=p3g+(p+2tanθ)m2+pg(1+tan2θ)+p tan2θ(p2g-m2)+mq(m2tanθ+2pg+g tanθ-p2g tanθ)(m2tan2θ-p2g tan2θ-p2g)Cω---(4)]]>

其中，p＝(R+R_f)Cω，m＝R_fCω，g＝|G(S)|。